METODOLOGIE FISICHE E CHIMICHE PER L'AMBIENTE

14 CFU - 1° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

ELENA IRENE GERACI - Modulo FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE - FIS/07 - 6 CFU
CRISTINA ABBATE - Modulo PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA - AGR/13 - 8 CFU

Obiettivi formativi

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
Fornire allo studente gli elementi fondamentali del metodo sperimentale, le leggi fisiche di base e le diverse applicazioni delle stesse in campi inerenti al corso di studio. La correttezza formale nell’esposizione degli argomenti trattati verrà tenuta in particolare considerazione insieme a competenze applicative relative a procedure metodologiche e strumentali utili anche per la ricerca in campo ambientale.
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
Dare nozioni di base di chimica necessarie per approfondire le conoscenze riguardanti il sistema suolo-pianta. Tali conoscenze consentiranno al tecnologo in pianificazione del territorio di acquisire criteri di valutazione per la gestione dei suoli e della sua copertura vegetale e la possibile destinazione di aree a rischio o marginali.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
Lezioni frontali e esercitazioni. Le esercitazioni verteranno sullo svolgimento in aula di alcuni esercizi utili per la semplificazione dei concetti sviluppati durante il corso che saranno anche oggetto della prova scritta d'esame.
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
Il corso prevederà lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio.

Prerequisiti richiesti

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
Sono requisiti fondamentali una conoscenza della matematica di base che comprenda risoluzioni di equazioni e di disequazioni di I e II grado, elementi di trigonometria (conversione gradi−radianti; funzioni trigonometriche e relazioni di conversione).
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
E’ richiesto il possesso di un’adeguata preparazione iniziale in chimica e biologia.

Frequenza lezioni

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
Fortemente consigliata
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
Fortemente consigliata

Contenuti del corso

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
1 – Introduzione

Stato di un sistema fisico e grandezze fisicamente significative - La misura delle grandezze fisiche e gli errori di misura - Unità di misura - Equazioni dimensionali - Grandezze scalari e vettoriali - Elementi di algebra vettoriale - Rappresentazione grafica delle leggi fisiche.

2 – Meccanica

Descrizione del moto di un corpo - Sistemi di riferimento - Principio d'inerzia – Leggi della dinamica - Conservazione della quantità di moto - Campi di forza - Lavoro di una forza - Teorema dell'energia cinetica - Campi conservativi - Potenziale - Conservazione dell'energia meccanica - Moto rotazionale- Momento delle forze - Conservazione del momento angolare - Campo gravitazionale ed elettrostatico –

3 - Meccanica dei fluidi

Proprietà dei fluidi - Statica dei fluidi: leggi di Pascal, Stevin e Archimede - Fluidi ideali e teorema di Bernoulli -

4 – Termodinamica

Termometria e calorimetria- Calore specifico delle sostanze - Elementi di teoria cinetica dei gas - Stato di un sistema termodinamico - Esperienza di Joule - Equivalenza fra calore e lavoro - Energia interna e primo principio della termodinamica - Generalità̀ delle trasformazioni termodinamiche - Processi reversibili ed irreversibili - Entropia e secondo principio della termodinamica -

5 - Fenomeni elettromagnetici

Carica elettrica - Campo elettrostatico – Potenziale elettrico e capacità - Corrente elettrica – Resistenze e legge di Ohm – Forze e campi magnetici- Leggi di Faraday - Induzione magnetica - Legge di Ampere - Campo magnetico nella materia - Forza elettromotrice indotta - Legge di Lenz - Equazioni di Maxwell - Onde elettromagnetiche.
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
Le sostanze elementari (ossidi, idrossidi, acidi, sali); equilibri in soluzione; pH; soluzioni tampone; legami chimici; numeri di ossidazione; reazioni di ossido-riduzione; principali gruppi funzionali dei composti organici; gli zuccheri, i grassi, le proteine.

Definizione di terreno; orizzonti e profilo; porosità; tessitura e caratteristiche delle diverse frazioni granulometriche.

La matrice litologica; silicati e non silicati; minerali argillosi; i fillosilicati del suolo; sostituzione isomorfa; fillosilicati 1:1; fillosilicati 2:1.

Lo scambio cationico; il fenomeno e le caratteristiche; capacità di scambio; basi di scambio.

Gli organismi del suolo; attività microbica e proprietà del suolo; ruolo dei microrganismi nei cicli biogeochimici.

Gli enzimi del suolo; catalisi enzimatica; localizzazione enzimi; enzimi extracellulari loro funzioni e proprietà.

La rizosfera; definizione; rizodeposizioni ed essudati radicali; fattori che influenzano il rilascio degli essudati; interazioni pianta microrganismi alla rizosfera.

Biodegradazione di composti naturali e xenobiotici; microrganismi e risanamento ambientale.

Ciclo del carbonio; natura ed origine della sostanza organica; frazione attiva e frazione stabilizzata; proprietà della sostanza organica ed effetti nel terreno; processi di mineralizzazione; processi di umificazione; acidi umici, acidi fulvici, umine.

Ciclo dell’azoto; nitrogenasi, batteri azoto-fissatori; batteri ammonio-ossidanti; batteri nitrito-ossidanti.

Ciclo del fosforo; batteri PGPR.

Ciclo dello zolfo; batteri zolfo-ossidanti.

Metodi di studio della microflora del suolo; metodi microbiologici (isolamento su terreni selettivi, caratterizzazione fenotipica) e molecolari (estrazione del DNA, PCR e sue applicazioni, sequenziamento).

Cicli energetici: anabolismo e catabolismo; fotosintesi clorofilliana; glicolisi; ciclo di Krebs; fosforilazione ossidativa.

Esercitazioni:

Titolazione acido base

Metodi di studio della microflora del suolo.

Test di germinazione (Lepidium sativum).

Testi di riferimento

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
1. Jewett & Serway, "Principi di Fisica", Volume I, Edises, Napoli

3. D.C. Giancoli, "Fisica, Principi e Applicazioni", Casa Editrice Ambrosiana

2. David Halliday, Robet Resnick, Jearl Walker, “Fondamenti di Fisica: Meccanica, Termologia, Elettrologia, Magnetismo e Ottica”, Casa Editrice Ambrosiana

Gli studenti sono liberi di utilizzare qualunque altro testo possa essere più conveniente per loro
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
1. P. Sequi. Fondamenti di chimica del suolo. Pàtron Editore.

2. P. Violante. Chimica del suolo e della nutrizione delle piante. Edagricole.

3. M. Bosetto, I. Lozzi. Elementi di biochimica agraria. Aracne.

4. Dispense distribuite dal docente durante il corso di insegnamento; articoli scientifici da riviste nazionali ed internazionali.

Altro materiale didattico

PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
http://studium.unict.it/dokeos/2018/courses/8622/

Programmazione del corso

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
	Argomenti	Riferimenti testi
1	Introduzione e vettori	Testo 1.: cap 1
2	Moto di un corpo	Testo 1: cap.2, cap.3
3	Leggi della dinamica	Testo 1: cap.4
4	Conservazione della quantità di moto	Testo 1: par. 8.1, 8.2
5	Energia e Lavoro	Testo 1: cap.6
6	Campi conservativi - Potenziale - Conservazione dell'energia meccanica	Testo1:cap.7
7	Moto rotazionale	Testo 1: cap.10
8	Meccanica dei fluidi	Testo 1: cap.15
9	Termperatura e teoria cinetica dei gas	Testo 1: cap.16
10	Principi della termodinamica	Testo 1: cap.17, cap.18
11	Forze elettriche e campi elettrici	Testo 1: cap.19
12	Potenziale elettrico e capacita'	Testo 1: cap. 20
13	Forze e campi magnetici	Testo 1: cap.22
14	Corrente Elettrica e legge di Ohm	Testo 1: par. 21.1, 21.2
15	Legge di Faraday e induttanza	Testo 1: cap.23
16	Onde elettromagnetiche	Testo 1: par 24.7
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
	Argomenti	Riferimenti testi
1	Introduzione al corso. Esempi di ricerca applicata nel campo della chimica agraria.	Slides
2	Le sostanze elementari (ossidi, idrossidi, acidi, sali).	Testo di Chimica generale
3	Equilibri in soluzione	Testo di Chimica generale
4	pH; Soluzioni tampone.	Testo di Chimica generale
5	Legami chimici	Testo di Chimica generale
6	Numeri di ossidazione	Testo di Chimica generale
7	Reazioni di ossido-riduzione	Testo di Chimica generale
8	Principali gruppi funzionali dei composti organici: zuccheri, grassi, proteine.	Testo 3: cap 2-3-6-12
9	Definizione di terreno: orizzonti e profilo; porosità; tessitura e caratteristiche delle diverse frazioni granulometriche.	Testo 1: cap 11
10	La matrice litologica: silicati e non silicati; minerali argillosi; i fillosilicati del suolo; sostituzione isomorfa; fillosilicati 1:1; fillosilicati 2:1.	Testo 1: cap 1
11	Lo scambio cationico; il fenomeno e le caratteristiche; capacità di scambio; basi di scambio.	Testo 1: cap 3
12	Gli organismi del suolo: attività microbica e proprietà del suolo; ruolo dei microrganismi nei cicli biogeochimici.	Testo 1: cap 5
13	La rizosfera: definizione; rizodeposizione ed essudati radicali; fattori che influenzano il rilascio degli essudati; interazioni pianta microrganismi alla rizosfera.	Testo 1: cap 6
14	Gli enzimi del suolo: catalisi enzimatica; localizzazione enzimi; enzimi extracellulari loro funzioni e proprietà.	Testo 1: cap 5
15	Biodegradazione di composti naturali e xenobiotici; microrganismi e risanamento ambientale.	Slides
16	Ciclo del carbonio: natura ed origine della sostanza organica; frazione attiva e frazione stabilizzata; proprietà della sostanza organica ed effetti nel terreno; processi di mineralizzazione; processi di umificazione; acidi umici, acidi fulvici, umine.	Testo 1: cap 7
17	Ciclo dell’azoto: nitrogenasi, batteri azoto-fissatori; batteri ammonio-ossidanti; batteri nitrito-ossidanti.	Testo 1: cap 12
18	Ciclo del fosforo: batteri PGPR.	Testo 1: cap 12
19	Ciclo dello zolfo: batteri zolfo-ossidanti.	Testo 1: cap 12
20	Metodi di studio della microflora del suolo; metodi microbiologici (isolamento su terreni selettivi, caratterizzazione fenotipica) e molecolari (estrazione del DNA, PCR e sue applicazioni, sequenziamento).	Slides
21	Cicli energetici: anabolismo e catabolismo.	Testo 3: cap 11
22	Fotosintesi clorofilliana: fase oscura e fase luminosa.	Testo 3: cap 11
23	Glicolisi; Ciclo di Krebs; Fosforilazione ossidativa.	Testo 3: cap 7-8-9
24	Esercitazione: Titolazione acido base.
25	Esercitazione: Metodi di studio della microflora del suolo.
26	Esercitazione: Test di germinazione (Lepidium sativum).

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
L’esame consiste in due prove, una scritta e una orale. Lo scritto non ha una sua valutazione e serve solo per l’ammissione alla prova orale. La valutazione della prova orale costituisce il voto finale. Lo studente può decidere di fare la parte orale nello stesso appello in cui ha svolto lo scritto o nell’appello successivo.

Prove in itinere :

É previsto lo svolgimento di una prova in itinere, facoltativa, con quesiti a risposta multipla e/o risoluzione di esercizi, sulla parte di corso svolto (punti 1-3 del programma). La prova è superata se la valutazione è uguale o maggiore a 18/30.

Lo studente, per l’acquisizione dei CFU del corso, deve completare l’esame partecipando, nell’appello prescelto, alla prova scritta e, se ammesso, alla successiva prova orale. Sia la prova scritta che quella orale sono basate sugli argomenti svolti del programma non pertinenti la prova in itinere.

Il voto finale è la media della valutazione della prova in itinere e della prova orale. La prova in itinere sarà considerata valida solo per gli appelli delle sessioni estiva e autunnale.
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
Orale

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
Le leggi della dinamica, forze di attrito, forze conservative, lavoro ed energia, teorema di Bernoulli, calore e energia interna, principi della termodinamica, macchine termiche, campo elettrico e potenziale elettrico, legge di Faraday, moto di una carica in un campo magnetico
PRINCIPI DI CHIMICA E AGROCHIMICA
Calcolare il numero di ossidazione di un elemento in un composto

Differenza tra acidi forti e acidi deboli

Calcolare la Molarità e/o Normalità di una soluzione

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